一种基于高速公路收费的机器人控制方法及系统与流程

本发明涉及智能交通，具体涉及一种基于高速公路收费的机器人控制方法及系统。

背景技术：

1、2019年12月31日，全国487座省界收费站全部取消，近15万公里高速公路实现了“一张网”运行，全部取消了全国高速公路省界收费站，实现了跨省车辆不停车快捷收费，大幅提高了跨省物流运输时效性和便利化程度。在2020年5月6日，全国高速公路实现了“一次出行、一次交费、一次查验、一张账单”费显优化工程，收费系统运行稳定。

2、随着全国“一张网”的统一运营，交通运输部对收费系统提出了新的要求：以取消省界收费站为基础，制定收费技术长期发展的技术政策路线图和阶段目标，指导系统功能的提升；引导相关技术的研发方向；对系统的稳定性、可靠性和安全性提出阶段目标和要求，确保系统能够支撑全网各项业务的顺利开展。充分考虑新基建对传统高速公路行业的影响，考虑用户需求的升级和变化，积极探索高速公路收费技术拓展，推动etc(electronictoll collection，电子不停车收费)从单一的收费功能逐步向道路立体化管控和综合多场景应用的演进路径。

3、

4、我国实施高速公路收费政策以来，收费技术一直在发展变化，并不拘泥于某一种具体技术，这一方面是相关技术进步的促进，另一方面是提高高速公路通行效率的需要。采用无人化收费技术，迭代升级路线清晰，机器人车道全天候实现无人值守，无人化收费，在极端情况下，用户可与机器人交互，车方可根据机器人引导完成高速通行费的收取。因此收费站可减少收费员配备。一条混合车道至少配备2名收费员，因此一条机器人车道理论上可减少2名收费员配置，从而起到降本增效的作用。机器人车道提升了车道的通行效率，智能化交互提高了用户体验，从而提升了路段的服务质量。对于机器人无人化值守车道的研究，在高海拔、人烟稀少等地区有着重大意义，在高海拔地区通过机器人代替收费员完成mtc车辆的收费放行，能够极大程度上减少由于天气因素导致事故发生的概率；通过在人烟稀少地区实施机器人无人化值守，能够减少人力资源的投入，减少成本控制，对于高速公路的降本增效能够得到有效提升。

5、高速公路机器人收费在国内目前还处于起步探索阶段，现有的机器人控制方法中，仍然存在着系统通信过程中丢包和粘包、机器人与系统不能及时双向通信、相似车型不能精确判定、机器人只能展示预设在机器人内部诱导信息、机器人诱导信息无法对屏幕自适应、机器人无法将文字、图片、视频和动态图复合展示的问题、机器人诱导信息更新升级困难、以及车辆车型结果获取、通行费发票打印、条形码获取、通行介质操作和用户行为感知等问题。

6、因此，如何控制机器人完成进行智能交互，如何通过机器人感知用户行为，如何利用机器人完成自动化的收费流程等问题，成为机器人无人化值守车道的研究重点。

技术实现思路

1、为解决现有对机器人控制方法中存在的一系列问题，本发明提供了一种基于高速公路收费的机器人控制方法，通过使用以太网建立机器人服务端与客户端的tcp/ip通信链路，采用特定的车牌及车型识别及判断方法精确判定出车辆信息，并采用超文本传输协议按不同内容和格式进行消息发送和消息解析，通过各项控制指令和上报消息的自动化执行，使得驾驶员更容易地利用机器人完成高速公路出入口的自助操作。本发明还涉及一种基于高速公路收费的机器人控制系统。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种基于高速公路收费的机器人控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、通信链路建立步骤：启动预先安装于车道工控机上的客户端，所述客户端基于tcp/ip协议与机器人服务端建立通信连接，在成功建立所述通信连接后，所述客户端与所述机器人服务端之间以预设的报文结构传输报文；

5、车牌识别判断步骤：当安装有车载单元的目标车辆进入机器人终端的天线通信区域时，获取该车辆车载单元中记录的第一车牌信息，再通过车牌识别设备和车辆识别设备分别获取该车辆的第二车牌信息和第三车牌信息；若获取到所述第一车牌信息，则将所述第一车牌信息作为该车辆的车牌，若未获取到所述第一车牌信息，则判断获取到的所述第二车牌信息和所述第三车牌信息是否相同，若判断两个车牌信息相同，则将两个车牌信息中的任一车牌信息作为该车辆的车牌，否则，由人工判断该车辆的车牌；

6、车型识别判断步骤：通过车辆识别设备获取第一车型信息和车牌颜色信息，将所述第三车牌信息和车牌颜色信息通过http方式传输至云车型系统，通过云车型系统获取第二车型信息；若获取到所述第二车型信息，则将所述第二车型信息作为该车辆的车型，若未获取到所述第二车型信息，则将所述第一车型信息作为该车辆的车型，若均未获取到第一车型信息和第二车型信息，则由人工判断该车辆的车型；

7、车辆诱导及收费步骤：通过机器人语音交互和图文显示的方式诱导驾驶员进行自助操作，以完成高速公路自助收费和自助发卡。

8、优选地，在车型识别判断步骤后还包括相似车型判断步骤，

9、通过车辆识别设备获取某个车辆第一车型信息对应的第一座位数，再通过云车型系统获取该车辆在车管所登记的第二座位数，若获取到所述第二座位数，则将所述第二座位数作为该车辆的座位数，若第二座位数获取失败，再通过云车型系统获取该车辆在办理etc时的车载单元发行的第三座位数，若获取到所述第三座位数，则将所述第三座位数作为该车辆的座位数，若第三座位数获取失败，再通过云车型系统获取该车辆最近一次通行etc车道的交易信息，根据交易信息获取第四座位数，若获取到所述第四座位数，则将所述第四座位数作为该车辆的座位数，若第二座位数、第三座位数和第四座位数均获取失败，则将第一座位数作为该车辆的座位数，并根据最终座位数判断出该车辆的具体车型。

10、优选地，所述车辆诱导及收费步骤中，所述自助操作包括通行介质处理、收款码识别和票据打印，所述通行介质处理，在高速公路入口处由机器人发卡设备发放通行卡并在驾驶员领取到通行卡后机器人主动上报发卡状态，在高速公路出口处由机器人收卡设备收取通行卡，读卡设备对收卡设备中的通行卡信息进行读取，计算用户的行驶里程费用，并将通行卡回收至收卡箱；所述收款码识别，通过扫描器读取用户出示的二维码或条形码，读取移动支付的付款信息，完成收款；所述票据打印，用户付款完成后，自动打印发票至发票口。

11、优选地，所述通信链路建立步骤中，所述报文结构包括报文头、功能码和数据域，所述报文头包括预设长度的帧头、请求响应id、协议标识符、报文体长度和设备id，所述功能码在同一设备id下不重复，以标识控制指令的唯一性，所述数据域包括通道号和指令内容，所述通道号用于标识所述指令内容生效的具体位置。

12、优选地，根据报文头中的帧头的默认值和报文体长度判断接收的消息是否完整，若帧头的默认值是报文结构约定的格式，且报文头中报文体长度和实际报文体长度一致，则判断本次收到的消息完整；若帧头的默认值不是报文结构约定的格式，或报文头中报文体长度和实际报文体长度不一致，则判断本次收到的消息是丢包粘包的不完整消息段。

13、优选地，所述车辆诱导及收费步骤中，所述图文显示包括第一html页面、第二html页面、第三html页面和第四html页面，所述第一html页面为显示欢迎页面、第二html页面为通行介质提示页面、第三html页面为通行费展示页面，第四html页面为支付诱导页面，机器人通过http的方式访问http服务完成各个html页面的展示。

14、一种基于高速公路收费的机器人控制系统，其特征在于，包括依次连接的通信链路建立模块、车牌识别判断模块、车型识别判断模块、相似车型判断模块和车辆诱导及收费模块，

15、通信链路建立模块，启动预先安装于车道工控机上的客户端，所述客户端基于tcp/ip协议与机器人服务端建立通信连接，在成功建立所述通信连接后，所述客户端与所述机器人服务端之间以预设的报文结构传输报文；

16、车牌识别判断模块，当安装有车载单元的目标车辆进入天线通信区域时，获取该车辆车载单元中记录的第一车牌信息，再通过车牌识别设备和车辆识别设备分别获取该车辆的第二车牌信息和第三车牌信息；若获取到所述第一车牌信息，则将所述第一车牌信息作为该车辆的车牌，若未获取到所述第一车牌信息，则判断获取到的所述第二车牌信息和所述第三车牌信息是否相同，若判断两个车牌信息相同，则将两个车牌信息中的任一车牌信息作为该车辆的车牌，否则，由人工判断该车辆的车牌；

17、车型识别判断模块，通过车辆识别设备获取第一车型信息和车牌颜色信息，将所述第三车牌信息和车牌颜色信息通过http方式传输至云车型系统，通过云车型系统获取第二车型信息；若获取到所述第二车型信息，则将所述第二车型信息作为该车辆的车型，若未获取到所述第二车型信息，则将所述第一车型信息作为该车辆的车型，若均未获取到第一车型信息和第二车型信息，则由人工判断该车辆的车型；

18、相似车型判断模块，通过车辆识别设备获取某个车辆第一车型信息对应的第一座位数，再通过云车型系统获取该车辆在车管所登记的第二座位数，若获取到所述第二座位数，则将所述第二座位数作为该车辆的座位数，若第二座位数获取失败，再通过云车型系统获取该车辆在办理etc时的车载单元发行的第三座位数，若获取到所述第三座位数，则将所述第三座位数作为该车辆的座位数，若第三座位数获取失败，再通过云车型系统获取该车辆最近一次通行etc车道的交易信息，根据交易信息获取第四座位数，若获取到所述第四座位数，则将所述第四座位数作为该车辆的座位数，若第二座位数、第三座位数和第四座位数均获取失败，则将第一座位数作为该车辆的座位数，并根据最终座位数判断出该车辆的具体车型；

19、车辆诱导及收费模块，通过机器人语音交互和图文显示的方式诱导驾驶员进行自助操作，以完成高速公路自助收费和自助发卡。

20、优选地，所述车辆诱导及收费模块中所述自助操作包括通行介质处理、收款码识别和票据打印，所述通行介质包括cpc卡和etc卡。

21、优选地，所述通信链路建立模块所述报文结构包括报文头、功能码和数据域，所述报文头包括预设长度的帧头、请求响应id、协议标识符、报文体长度和设备id，所述功能码在同一设备id下不重复，以标识控制指令的唯一性，所述数据域包括通道号和指令内容，所述通道号用于标识所述指令内容生效的具体位置。

22、优选地，所述车辆诱导及收费模块中所述图文显示包括第一html页面、第二html页面、第三html页面和第四html页面，所述第一html页面为显示欢迎页面、第二html页面为通行介质提示页面、第三html页面为通行费展示页面，第四html页面为支付诱导页面，机器人通过http的方式访问http服务完成各个html页面的展示。

23、本发明的有益效果为：

24、本发明提供的一种基于高速公路收费的机器人控制方法，通过使用以太网建立机器人与客户端的tcp/ip通信链路，利用报文结构中的帧头和报文体长度进行数据信息的合并和分割，解决了机器人控制过程中信息丢包粘包问题；通过采用特定的车牌及车型识别及相比较判断的方法精确识别出目标车辆的车牌和车型，同时解决了相似车型不能精确判定问题；通过预设的可动态扩展协议，即http(hyper text transfer protocol，超文本传输协议)，按不同内容和格式进行消息发送和消息解析，解决了车辆车型结果获取、通行费发票打印、条形码获取、通行介质操作和用户行为感知问题；通过客户端系统提供http服务的方式，解决了机器人只能展示预设在机器人内部诱导信息的问题，通过html页面展示方法，解决了机器人诱导信息无法对屏幕自适应的问题，解决了机器人无法将文字、图片、视频和动态图复合展示的问题。该方法结合高速公路收费流程，能够为高速公路收费的机器人提供一套完整的控制方法，以实现机器人在入口车道为车辆提供自助发卡功能，机器人在出口车道提供自助缴费功能，以达到无人值守，减少人力资源投入，有效解决收费站拥堵问题，对于高速公路的降本增效能够得到有效提升。

25、本发明还涉及一种基于高速公路收费的机器人控制系统，该系统与上述的基于高速公路收费的机器人控制方法相对应，可理解为是一种实现上述基于高速公路收费的机器人控制方法的系统，包括通信链路建立模块、车牌识别判断模块、车型识别判断模块、相似车型判断模块和车辆诱导及收费模块，各模块相互协同工作，通过使用以太网建立机器人与客户端的tcp/ip通信链路，采用特定的车牌及车型识别及判断方法精确判定出车辆信息，并采用超文本传输协议按不同内容和格式进行消息发送和消息解析，通过各项控制指令和上报消息的自动化执行，使得驾驶员更容易地利用机器人完成高速公路出入口的自助操作。